CO2热等离子体气化：医疗废物变 “废” 为 “宝”，实现高效合成气制备

医疗废物（MW）处理难题亟待解决，研究人员以 NBR 模拟 MW，用 CO2作工作气体，在自制 50kW 电弧等离子体反应器中开展气化实验。结果显示可高效转化为合成气，碳转化效率达 94.52%。该技术为 MW 无害化、资源化处理提供新途径。

　　

在现代社会，医疗行业蓬勃发展，可随之而来的医疗废物（Medical Waste，MW）问题却愈发棘手。这些医疗废物可不是普通垃圾，它们来自医疗机构日常运作，带有毒性、传染性等危害，要是处理不当，就像一颗颗 “定时炸弹”，随时可能引发环境污染和疾病传播危机。想象一下，医院用过的注射器、带血的纱布随意丢弃，不仅会污染土壤、水源，还可能让病毒细菌肆意扩散，危害人们的健康。

目前常用的处理方法，像填埋和焚烧，都存在不少缺陷。填埋需要大量土地，还会产生渗滤液、填埋气等副产品，污染环境；焚烧虽能消灭病原体、减小体积，却会释放酸性气体、有毒有机物和重金属，造成二次污染，而且也无法实现废物的资源化利用。其他方法，比如微波处理，虽能有效杀菌且不产生二噁英，但处理的废物种类有限，建设和运营成本还很高。传统的热解和气化方法，由于温度不够高（约 1000°C），也没办法彻底处理医疗废物，还会生成二噁英。所以，研发一种高效、可行又环保的医疗废物处理技术迫在眉睫。

为了解决这些难题，有研究人员开展了一项关于 “CO₂热等离子体气化医疗废物高效制备合成气” 的研究。研究成果发表在《Chinese Journal of Chemical Engineering》上。

研究人员使用了自制的 50kW 电弧等离子体反应器。这种反应器在之前的研究中，于煤炭裂解制乙炔、重整制合成气以及废物处理等方面都展现出独特优势。实验材料选用了丁腈橡胶（Nitrile-Butadiene Rubber，NBR）模拟医疗废物，二氧化硅（SiO₂）模拟医疗废物中的无机玻璃废物，同时以二氧化碳（CO₂）作为工作气体。在实验过程中，借助气相色谱仪等设备，对合成气产量、碳转化效率（Carbon Conversion Efficiency，CCE）和能量转化效率（Energy Conversion Efficiency，ECE）等关键指标进行系统评估。

在研究过程中，研究人员首先对 NBR 进行基础分析，发现其粒径主要分布在 100 - 380μm，热值为 28.865kJ?g^–1 。随后开展气化实验，结果令人惊喜。在典型条件下，NBR 能高效转化为以 CO 和 H₂为主的合成气，碳转化效率达到 94.52%，H₂和 CO 的产率分别高达 98.52% 和 81.83%，而且单位能耗（Specific Energy Consumption，SEC）低至 3.55kWh?kg^-1 ，优于传统气化技术（4 - 6kWh?kg^-1 ）。这意味着该技术不仅能有效处理医疗废物，还能将其转化为有价值的合成气，实现了资源的回收利用。

然而，当研究人员加入 SiO₂模拟含玻璃的医疗废物时，发现 SiO₂会抑制 NBR 的气化，甚至对反应器造成损害。这一结果表明，在采用 CO₂热等离子体气化技术处理医疗废物前，最好先去除其中的玻璃废物。

总的来说，这项研究意义重大。CO₂热等离子体气化技术为医疗废物的无害化和资源化处理开辟了新道路。一方面，它消除了医疗废物带来的环境和健康风险；另一方面，将医疗废物转化为合成气，实现了废物的资源化利用，同时还有助于温室气体的综合利用。这一成果为医疗废物处理领域提供了新的技术思路，有望推动相关行业的可持续发展。

在研究结论和讨论部分，研究人员强调，输入功率和 CO₂流量对 NBR 气化有显著影响。在确定最佳参数时，需要综合考虑产品产率、ECE 和 SEC 等因素。该研究不仅为医疗废物处理提供了切实可行的方案，还为后续相关研究指明了方向，比如进一步优化反应条件，探索如何更高效地去除医疗废物中的玻璃等杂质，以及如何更好地利用合成气生产高附加值的化学品和燃料等。未来，随着研究的不断深入，相信这一技术将在医疗废物处理领域发挥更大的作用，为环境保护和资源回收利用做出更多贡献。